Spectre

La question fondamentale à laquelle répond le spectre est la suivante : à un instant donné, quelles fréquences sont présentes dans un son, et quelle est l’intensité de chacune ? Plus précisément, pour une courte période donnée, quelle est l’intensité moyenne de chaque fréquence sur cette période ?

Principes de base

Là où la forme d’onde montre un son dans le domaine temporel (l’amplitude en fonction du temps), le spectre le montre dans le domaine fréquentiel : l’intensité en fonction de la fréquence. Les deux vues décrivent le même signal, mais répondent à des questions différentes.

Le passage d’une vue à l’autre est effectué par la transformée de Fourier rapide (FFT). À partir d’une courte fenêtre d’échantillons audio, la FFT calcule la quantité d’énergie présente à chaque fréquence. Le résultat est le plus parlant sur des sons stables et tenus, pour lesquels le spectre se stabilise en un motif clair. Sur un matériau qui change rapidement, chaque spectre ne capte qu’un instantané fugace.

Lire le spectre

L’axe horizontal indique la fréquence, généralement jusqu’à environ 5 000 Hz pour l’analyse de la voix, et il peut être réglé sur une échelle linéaire ou logarithmique. L’axe vertical indique l’intensité en décibels, avec 0 dB en haut.

Les pics du spectre correspondent à des composantes fréquentielles fortes :

  • Les pics nets et étroits, à des fréquences régulièrement espacées, sont des harmoniques : des composantes fréquentielles situées à des multiples entiers d’une fondamentale.

  • Les pics larges qui englobent plusieurs harmoniques sont des formants : des résonances du conduit vocal qui façonnent les sons des voyelles.

Ce sont les hauteurs relatives de ces pics qui donnent à un son son timbre : la même fondamentale chantée sur des voyelles différentes produit les mêmes positions d’harmoniques, mais des pics de formants différents.

Types de spectre

VoceVista peut calculer le spectre à partir de fenêtres de différentes longueurs, et ce choix a un fort effet sur ce que le spectre révèle.

Spectre instantané

Calculé à partir d’une courte fenêtre centrée sur un seul instant. Réagit rapidement aux variations du signal. C’est la vue la plus détaillée, mais aussi la plus instable.

Spectre moyenné

Moyenné sur une fenêtre plus longue. Lisse les fluctuations de courte durée et produit une vue plus stable des sons tenus.

Spectre moyen à long terme (LTAS)

Moyenné sur une section plus longue de l’enregistrement (souvent le fichier entier) pour révéler l’empreinte spectrale globale d’une voix ou d’un instrument. Pour en savoir plus, consultez Spectre moyen à long terme.

Applications en science de la voix

Pour les professeurs de chant et les spécialistes de la voix, le spectre permet de mesurer objectivement des phénomènes qui ne sont autrement décrits que de manière subjective. À partir d’un seul son tenu, vous pouvez lire :

  • la fréquence fondamentale (la hauteur de la note) ;

  • la répartition de l’énergie entre les harmoniques, qui détermine la brillance ou la chaleur du timbre ;

  • les formants, en particulier la force et la position du formant du chanteur dans les voix classiques formées ;

  • l’effet des différentes voyelles et des différentes techniques vocales sur le schéma de résonance.

Dans VoceVista

Le spectre fait partie de la vue de l’analyseur. La taille de la FFT, la fonction de fenêtre et le choix entre spectres instantanés et moyennés se configurent dans les Paramètres de l’analyseur. Pour l’affichage dédié à long terme, consultez Spectre moyen à long terme.